北京丰台生活垃圾处理技术示范项目

公司科研人员从2003年开始对城市生活垃圾处理方式进行研究，历经生活垃圾制肥、制建材、厌氧发酵、焚烧等不同处理方法的研究，总结出各种处理方式的优缺点，研发出新一代城市生活垃圾低温催化制炭技术。2011年10月在北京丰台完成日处理50吨生活垃圾低温催化制炭技术的小型化试验，运行稳定达到设计要求。这种新一代生活垃圾处理的特点是：经低温催化将生活垃圾转化为炭（可以做燃料）、处理过程产生的可燃气用于发电自用、无二恶英等有害气体的产生和排放、投资小、运行成本低、可以小型化，是目前理想的解决城市生活垃圾污染的技术。              

●工业废弃物-碱渣处理技术

目前碱渣的无害化处理属于世界难题，关键是氯根难以消除或消除氯根成本太高昂。氯根不消除就会有污染，制成的产品很快就会粉化，还会对金属有腐蚀性。国内外很多地方的海洋化工生产碱业的工厂，都会每天大量的排出碱渣，在生产厂家附近都会有碱渣山（位于潍坊滨海开发区内就有山东海化占地7000多亩的碱渣山），对周围环境造成极大的污染。我公司经过多年研发以较低的成本消除碱渣里面的氯根，攻克了无害化碱渣处理的难题，从而达到彻底解决碱渣对环境的污染。试验成功的轻质建材具有强度高、保温性能好、不粉化、无腐蚀性等特点，碱渣的添加量高达75%以上（业内认为碱渣做建材添加量太小，如能达到50%就是奇迹）。制成建材的成本和同类建材相当，但其保温性能高于一般建筑材料。可广泛应用于建筑用砖、板材及铺设道路等领域。  

●太阳能海水淡化技术

利用海水自然蒸发的原理，通过我公司研发的新材料吸收太阳能量使海水的蒸发速度远大于自然蒸发速度，然后冷凝制备纯净水。海水淡化的生产过程需要电力很小，利用太阳能电池板或小风电基本满足设备用电。生产的淡水成本低，每吨成本约0.5-0.8元钱左右。未来缺少淡水的海岛、渔船等沿海设施都可以使用。

 ●碳基巢介绍  

碳基巢是在无定型碳的微晶石墨结构中发现的一种新型碳基材料。2014年高和同盛环保科技发展（北京）有限公司研究员汪学林、张勇带领技术团队成功从无定型碳中分离出这种新材料，并将其命名为碳基巢。

碳基巢目前*有潜力的应用是电子领域；可以制造磁敏、超低频声纳、太赫兹波等多种传感器以及逻辑电路中各种电子元件。碳基巢表现出的微观磁约束现象实现了真正的高容量电池的固态化。碳基巢吸收波谱范围比较宽，从几百赫兹至紫外波以上，适用于宽波谱电磁波的屏蔽与吸收。碳基巢在电致热方面也具有显著的节能、恒温和长寿命的特点。碳基巢在环保、工业、农业、国防、新能源、医疗等诸领域存在广泛用途。

一、 碳基巢新材料的研究及基本特征

1.研究与发现

碳基巢存在于自然界中，在无定型碳的微晶石墨结构中含量极少，是因为微晶石墨结构中很难形成立体巢式三维结构。

碳基巢是在2014年的试验中被发现的。当时，研究人员在测试碳在显微镜下微粒导电特性时，发现一个微粒导电特性出现其所加电场跳变现象，当外加电场不同时，出现计算数据扭曲，经过多次的测试和理论分析，发现了石墨结构与金属原子的三维拓扑结构在常温下的反常霍尔效应，以及量子限制效应。

2.碳基巢基本特征

A.常温反常霍尔效应       

碳基巢在不依赖于外部强磁场而由材料本身的自发磁化产生霍尔效应，即零磁场中就可以实现量子霍尔态，体现出常温下实现反常霍尔效应，因此应用广泛。如减少了线路传输的热损耗，提高电子运行速度。

碳基巢在改变自发磁化条件下还表现出微观磁约束特性（世界**发现），原理与等离子体磁约束基本相同，不同的是碳基巢在常温下材料内自发磁化而形成微观磁镜，使电子在磁镜内受约束回旋运动的微观现象。

B.量子限制效应

碳基巢低维结构或纳米结构中磁距的大小与偶极子间距有关，偶极子间连续的能带变为分立的能级,特别是基态能级向上发生红移。一般材料连续的能带变为分立的能级，基态能级向上发生蓝移。如吸波、发射等可以显示出碳基巢量子限制效应的宏观表现。

二、碳基巢新材料主要应用

碳基巢对物理学基础研究和应用有着十分重要意义，碳基巢的量子效应、宏观物理性能等，通过基础研究和应用试验得以证明。

1. 新型电子元器件

   碳基巢可以制造温度、时变电阻、交变磁场、电磁波能量、超低音（高灵敏度声纳）、太赫兹波CCD、磁敏元件等传感器以及逻辑电路中各种电子元件。如制造高灵敏度太赫兹波CCD，与目前传感器相比不仅制造成本降低了很多，其接收灵敏度、低功耗等性能也有很大的提高。

2. 恒温电致热

目前的电致热材料主要有碳短纤维改性材料、炭纳米管与石墨烯混合材料等，这些电致热材料被广泛应用于电采暖、医疗、保健、农业生产、工业电热、生活等电热领域。

碳基巢与目前的电致热材料相比体现出特殊的优越性能：

（1）安全性：碳纤维、石墨烯等材料制作的电热设备在实现温度控制时需要测温传感器，发热面温度为点控制。电热设备局部或全部被棉或其它材料覆盖时，会造成覆盖部位的温度逐渐升高而引发火灾。

碳基巢制作的电热设备由于其对交流电产生逆流特性，可以实现无传感器的温度控制，实现发热面温度均控制。温度被限制在安全范围内。

（2）提高热效率与节能：碳基巢对交流电的正流与逆流产生的微观量子化效应提高了电能转换热效率。还可以根据环境温度变化自动微调功率，从而达到降低功耗和快速升温的效果。

 （3）使用寿命长；与碳纤维、石墨烯等电热材料发热方式不同，不会产生点温度过热现象，使用寿命延长2-3倍。

3. 电磁波吸收与转换热

碳基巢内部结构具备了磁吸收的磁介质又具有电吸收的电介质，因此具有高低频吸波材料的特性，吸波范围在几百赫兹至紫外波以上范围内，吸收的电磁波以热能形式表现出来。经过对比测试，在普通纸面上涂0.3毫米厚的碳基巢，根据不同地区空间无线电波的强度和数量测试吸收转化的热量，涂面温度分别上升0.1-0.5度。

碳基巢非常适用于宽波谱电磁波的屏蔽与吸收。还可以将空间无线电波转化温度利用。如用于纺织面料的织造，制成的面料不仅可防止远红外线向外辐射，同时面料温度会微上升，这种面料既有显著的保温效果又有自升温效果。

4.固态电池

碳基巢在改变自发磁化条件下表现出的微观磁约束特性，可以制造高容量蓄电池。充电时通过增加电场强度使约束磁场数量与强度增加，电子被约束在磁镜内；放电时减小磁场数量与强度，约束的电子被放出，通过调整磁场的大小可以控制放电量，与目前广泛使用的电能转化学能，化学能再转电能的储电方式相比实现了真正的电池固态化。初步试验证明，其电池单位体积储电量高于目前使用的锂电及其它电池的3至5倍，并且使用寿命长，初步估计**十年以上。其废旧电池也不会产生对环境的二次污染。安全性能好，不会产生爆炸。

碳基巢是新发现的材料，其应用范围很广泛，以上只是研究发现其应用的一部分，未来通过进一步的研究还会有更多领域的应用被发掘出来。